鄭永春（美國(guó)天文學(xué)會(huì)卡爾·薩根獎(jiǎng)獲得者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)行星科學(xué)家）

TRAPPIST-1：系外行星又有新發(fā)現(xiàn)

鄭永春（美國(guó)天文學(xué)會(huì)卡爾·薩根獎(jiǎng)獲得者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)行星科學(xué)家）

2017年2月22日，新年伊始，美國(guó)國(guó)家航空航天局就召開(kāi)發(fā)布會(huì)，爆出重大新聞：一個(gè)國(guó)際天文研究小組借助斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡及地面觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)了7顆圍繞矮星TRAPPIST-1運(yùn)轉(zhuǎn)的行星，其中3顆已確定位于宜居帶，可能含有液態(tài)水。這一酷似太陽(yáng)系的行星系統(tǒng)堪稱迄今尋找外星生命的最佳地點(diǎn)。

其實(shí)，早在1855年就有天文學(xué)家宣稱發(fā)現(xiàn)了系外行星，但直到20世紀(jì)90年代，人們對(duì)行星的認(rèn)識(shí)還僅局限在太陽(yáng)系內(nèi)。1992年，人類才首次發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量與地球相近的天體環(huán)繞著脈沖星PSR B1257+12。1995年，天文學(xué)家用視向速度法發(fā)現(xiàn)了圍繞主序恒星的第一顆系外行星51 Peg b。搜尋系外行星迅速成為當(dāng)今科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。特別是近幾年，系外行星觀測(cè)取得了重要進(jìn)展。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了超過(guò)3 500顆系外行星。

此前發(fā)現(xiàn)的系外行星大多在一顆恒星周圍發(fā)現(xiàn)1～2顆行星，而且主要是體積較大的類木行星。這次在一顆恒星周圍發(fā)現(xiàn)了多達(dá)7顆類似地球大小的行星，實(shí)屬罕見(jiàn)。TRAPPIST-1行星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，真是應(yīng)了“一根藤上七個(gè)瓜”的那首歌，也許可以戲稱它們?yōu)椤昂J娃”行星系統(tǒng)。由于太陽(yáng)系位于宜居帶的行星只有地球和火星，而在這個(gè)行星系統(tǒng)中至少有3顆行星位于宜居帶，說(shuō)明太陽(yáng)系外的宜居行星可能比之前預(yù)計(jì)的多。這一發(fā)現(xiàn)增加了尋找外星生命的機(jī)會(huì)。

TRAPPIST-1周圍位于宜居帶的3顆行星是否適合生命生存還需要進(jìn)一步研究，因?yàn)槠渲餍遣皇窍裉?yáng)一樣的恒星，而是一顆矮星。一般認(rèn)為，這類恒星的輻射較強(qiáng)，其宜居帶又靠近主星，并不適合生命繁衍。

與哈勃太空望遠(yuǎn)鏡主要用來(lái)拍攝星空?qǐng)D片不同，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡是世界上第一顆探測(cè)系外行星的太空望遠(yuǎn)鏡，通過(guò)觀測(cè)行星穿越恒星的“凌日”現(xiàn)象搜尋系外行星。由于控制望遠(yuǎn)鏡指向的反應(yīng)輪故障，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡已于2013年8月19日宣布終止尋找系外行星的任務(wù)。按目前通行的視向速度方法或凌星法等探測(cè)技術(shù)，尋找類太陽(yáng)恒星周圍的宜居行星還非常困難，既要有非常高的測(cè)光精度，又要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)觀測(cè)。

中國(guó)在系外行星研究方面也有進(jìn)展。2016年中國(guó)利用南極一個(gè)50厘米望遠(yuǎn)鏡（AST3）首次批量發(fā)現(xiàn)了系外行星候選體。正在建設(shè)中的西藏阿里天文臺(tái)也將于今年夏天初步建成一個(gè)中小望遠(yuǎn)鏡陣列，相信很快可以在國(guó)際系外行星搜尋的競(jìng)爭(zhēng)中取得一席之地。作為我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一的郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）采用獨(dú)特的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，能在大視場(chǎng)中同時(shí)觀測(cè)數(shù)千天體的光譜，是目前世界上光譜獲取能力最高的望遠(yuǎn)鏡。近年來(lái)，LAMOST在開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)天區(qū)內(nèi)得到了數(shù)萬(wàn)條光譜，其中包括數(shù)百個(gè)行星的宿主恒星。中國(guó)天文學(xué)家利用這些數(shù)據(jù)揭開(kāi)了太陽(yáng)系外行星軌道偏心率的謎底。

2016年8月，科學(xué)家在離地球最近的太陽(yáng)系外恒星——比鄰星周圍發(fā)現(xiàn)了一顆行星比鄰星b，這一發(fā)現(xiàn)為造訪半人馬座阿爾法星系統(tǒng)的“突破攝星”計(jì)劃找到了更加精準(zhǔn)的目的地?！妒澜缈茖W(xué)》選自Nature的報(bào)道“突破攝星計(jì)劃：走出太陽(yáng)系”披露了其中的一些細(xì)節(jié)，涉及航天器、發(fā)射、星際飛行以及通信等方面的挑戰(zhàn)，抵達(dá)比鄰星b的任務(wù)將逐步分解并開(kāi)始實(shí)施，這個(gè)看似“狂熱”的計(jì)劃已經(jīng)初具雛形。對(duì)未知世界的探索總是處在人類創(chuàng)新的前沿，發(fā)現(xiàn)系外行星將是人類向外太空進(jìn)軍的一個(gè)起點(diǎn)，未來(lái)值得我們期待。